钛与钛合金具有高的比强度,良好的耐腐蚀性,低的密度,高的抗疲劳强度、低温韧性和高的耐热性能等优点,主要应用在化学化工、船舶领域和航空航天等工业领域。与金属钛同处于第IVB族的锆元素,具有与钛元素相似的物理化学特性:较低的密度、低的膨胀系数、优异的抗辐照性能、较小的热中子吸收截面积和良好的耐腐蚀性等,作为结构材料被广泛应用于核工业和化工工业等领域。随着科学技术的迅速发展,钢铁等传统材料已不能满足极端条件下的使用要求,因此,对于具有优异综合力学性能和良好理化性能的新型结构材料的研发已迫在眉睫。本文以发展新型结构材料为目标,运用多种实验室手段制备一系列Ti合金体系,研究不同成分的合金相组成、微观组织及力学性能的变化规律,同时通过轧制变形等工艺手段探究变形工艺参数对合金相组成、微观组织形貌和力学性能的影响机理。本文采用非自耗真空电弧炉熔炼制备具有不同Cr含量的Ti-20Zr-x Cr（x=2,4,6,8和10）合金。结果表明:随着Cr元素含量的添加,合金中具有体心立方结构（Body Centered Cubic structure,BCC）的β相衍射峰出现。当Cr元素的含量为2wt.%时,合金主要由α’马氏体相和少量的β相和ZrCr₂相组成。随着Cr含量的增加,α’相衍射峰强度不断减小,β和ZrCr₂相衍射峰强度增加,这意味着合金中的β相和ZrCr₂相的相对含量逐渐增多,β相的稳定性逐渐增强。此外,在4Cr、6Cr和8Cr合金中检测出ω相衍射峰。当Cr含量为2wt.%时,合金的显微组织由针状马氏体α’组织组成,并且伴随着部分的β晶粒出现,随着Cr含量的增加,合金的显微组织中针状马氏体α’全部转变为较大的β晶粒。合金的屈服强度随着Cr元素含量的增加呈现出先增加后降低的趋势,当Cr的含量为8wt.%时,屈服强度达到最大值,为754MPa,相比于Ti-20Zr合金的屈服强度（207MPa）提高27%。Ti-20Zr合金和Ti-20Zr-10Cr合金均呈现出良好的弹性变形能力。此外,随着Cr添加量的增加,合金的延伸率逐渐减小。对Ti-20Zr-2Cr（2Cr）合金进行1000℃,保温30min的固溶处理后,在变形温度为900℃下进行大塑性变形研究。结果表明:在轧制态下2Cr合金的相组成由α相、α’相、β相和ZrCr₂相组成,随着轧制变形量的增加,合金中发生α’+β→α相转变。2Cr合金经过热轧制后可以看出针状的α’马氏体相附着在较粗的β晶界附近,随着变形量的增加,原始的β晶粒得到不同程度的破碎,晶内的α’马氏体相逐渐消失,转变成细条状结构α相在β晶体中呈现出网篮状组织,且在β晶内析出。当变形量为60%时,合金的抗拉强度和延伸率达到最大值,分别为716MPa和4%,随着变形量的增加,合金的抗拉强度和延伸率不断降低;当变形量为86%时,合金的抗拉强度和延伸率降为163MPa和1%,此时由于变形量较大,在合金样品中出现裂纹,从而导致合金的强度和塑性降低。随着变形量的增加,合金的硬度值都呈现出先增加后下降的趋势。当合金变形量为70%合金时,无论其垂直于轧制方向的硬度值(610HV_0.2)还是平行于轧制方向的硬度值(523HV_0.2)都达到最大。使用非自耗真空电弧炉熔炼制备Ti-20Zr-10Cr（10Cr）合金,并且对制备好的合金进行轧制变形处理。结果表明:10Cr合金在轧制过程中由β相、α’相和ZrCr₂化合物相组成。10Cr合金的组织主要由原始β晶粒组成,随着变形量的增加,合金的原始β晶粒不断增大。随着热轧变形量的增加,10Cr合金的抗拉强度和屈服强度都是先上升后下降再上升。当合金的变形量为65%时,抗拉强度达到最大值713MPa,变形量为70%时,抗拉强度、屈服强度降到最低分别为426MPa和231MPa。